Устройство для автоматической фокусировки объектива

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

gS>)S С 03 В 3/10

ГОСУДМРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ ССа! (21) 3638929/10 (22) 29.08.83 (46) 23,01.92, Бюл. " 3 (72) .В.А. Пилийович, P.F. Миткин и Ю.В, Развин (. 3) 681.4.07 (088.8) (56) Журнал "Электроника", т. 54, 18, 1981, с. 15-16. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ФОКУСИРОВКИ ОБЬЕКТИВА, содержащее два входных канала дальномерной системы, с последовательно установленными s ка ждом и 3 них зер кала ми и фокусирующими линзами, канал считывающего излучения, состоящий из источника считывающего излучения, оптически управляемых элементов, выполненных в виде стеклянных подложек с последовательно нанесенными токопроводящими и фоточувствительными слоями и слоя электрооптического материала, и фотоприемника, выход которого через электрическую схему управления связан с механизмом перемещения объектива, при этом фокусирующие линзы оптически сопряжены с фоточувствительными слоями оптически управляеИзобретение относится к области фотокинотехники, конкретно к средствам автоматизации работы фотоаппаратов.

Известно устройство автоматической наводки на резкость, содержащее два канала дальномерной системы, фотоприемные устройства электрическую мых элементов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности фокусировки в него введены отражающие элементы, установленные пЬд углом к оптической оси каждого из входных каналов и оптически сопря" женные с фокусирующими линзами, а в оптически управляемые элементы введены диэлектрические отражающие слои, расположенные между фоточуствительным слоем и слоем электрооптического материала, при этом слой электрооптического материала каждого оптически управляемого элемента обращен соответственно к источнику считывающего излучения и ic ф оoтTоoпnрpи еeм нHи к у, оптически сопряженных с введением в канал считывающего излучения дополнительным зеркалом, установленным с возможностью поворота и кинематически связанным с механизмом перемещения объектива.

2. Устройство для автоматической фокусировки объектива по и.1, о т- ь л и ч а ю щ е е с я тем, что дополнительное зеркало установлено с возможностью возвратно-поступательного

° перемещения вдоль оси.

Рве схему управления и механизм перемеще ния объектива.

В устройстве плоскостью проекции изображения является поверхность интегральной схемы, на которой распо" ложены два ряда фотодиодов по 52 в каждом. Каждая матрица считывает свое изображение и определяет его от3 11511 носительное смещение. Сигнал от фотодиода подается на усилитель считывания данного фотодиода и затем подвергается сравнению, в результате которого получается цифровои сигнал.

По окончании периода интеграции сигналы обеих матриц сдвигаются относительно друг друга, для чего используются два Фазовых динамических сдвиго- 10 вых регистра,, Корреляционный максимум определяется при помощи вентиля-!

Исключающее ИЛИ с подсчетом числа, совпадаюцих сигналов,. После. выполнения всех циклов корреляции выявляется цикл, давший наилучшее совпадение сигналов, которое соответствует определенному расстоянию наводки на резкость. С выхода схемы обработки сигнала последний подается на механизм перемещения объектива, с тем, чтобы обеспечить точную наводку на резкость, Недостатками известного устройства pJlH автоматической фокусировки является высокая сложность конструкции и и электронной схемы управления, обусловленная необходимостью г сравнения дискретных электрических сигналов, снимаемых с элементарных ячеек фотоприемных матриц, Наиболее близким по технической сущности к изобретению,является устройство для автоматической фокусировки, содержащее два входных канала дальномерной системы с последовательно установленными в каждом из них зеркалами, одно из которых сканирующее,и фокусирующими линзами, канал считывающего излучения, состоящий из источника считывающего излучения оптически управляемых элементов, выполненных в виде стеклянных подложек с последовательно нанеceHHblHvI токопроводящими и фоточувст 45 вительными .слоями и слоя электрооптического материала, фотоприемника, выход которого через электрическую схему управления связан с механизмом перемещения объектива, и двух полупрозрачных зеркал, каждое из которых установлено между зеркалом и фокусирующей линзой входных каналов, при этом одно полупрозрачное зеркало оптически сопРяжено с источником считывающего излучения, а другое с

Фотоприемником.

В известном устройстве изображения объекта, одно из которых подвиж12 но, Формируются на противоположных сторонах пр еобра зова тел я-оп тич ес кого элемента, образованного совмещенными оптически управляемыми элементами.

При относительном перемещении изображений происходит постоянное изменение электрооптических свг,йств оптически управляемых элементо, которое регистрируется посредством источника и приемника считываюц|ег. излучения при помощи системы отклоняющих полупрозрачных зеркал, Управляющий сигнал в устройстве вырабатывается в результате динамической регистрации корреляции постоянно взаимно смещающихся изображений, обусловливающих изменение оптической плотности электрооптического .материала. При этом скорость смещения подвижного изображения ограничена из-за особенностей структуры электрооптического материала, и превышение cKQ рости приводит к размытию и уменьшению разности результирующего изображения вследствие искажений B структуре электрооптического материала преобразователя, что снижает точность определения корреляционного максимума или минимума и, следовательно, точность работы устройства для автофокусировки объектива.

Целью изобретения является повышение точности фокусировки объектива фотоаппарата.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для автоматической

Фокусировки объектива, содержащее два входных канала дальномерной системы с последовательно установленными в каждом из них зеркалами и фокусирующими линзами, канал считывающего излучения, состоящий из источника считывающего излучения, оптически управляемых элементов, выполненных B виде стеклянных подложек с последовательно нанесенными токопроводящими и фоточувствительными слоями и слоя электрооптического материала, и фотоприемника, выход которого через электрическую схему управления связан с механизмом перемещения,объектива, при этом фокусируюц ие линзы оптически сопряжены с Фоточувствительными слоями оптически управляемых weментов, введены отражающие элементы, установленные под углом к оптической оси каждого из входных каналов и оптически сопряжены с фокусирующими

1151112 линзами, а в оптически управляемые элементы в ведены диэлектрические отражающие слои, расположенные между фоточувствительным слоем и слоем электрооптического материала, при этом слой электрооптического материала каждого оптически управляемого . элемента обращен соответственно к источ> ику считывающего излучения и к

Фотопр 1емнику, оптически сопряженных с введенным в канал считываюц>его излучения дополнительным зеркалом, установленным с возможностью поворота и кинематически связанным с механизмом перемещения объектива.

При этом дополнительное зеркало также может быть установлено и с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси, 20

На фиг.! изображена схема устройства для автоматической фокусировки объектива; на фиг.2 — схема оптически управляемого элемента, используемого в устройстве для автоматической 25

Фокусировки;. на фиг,3 фиг.Ч вЂ” схемы, поясняющие ход лучей в первом и, соответственно, во втором вариантах устройства рля автоматической фокусировки; на фиг.9 - кинематичес- ЗО кая схема привода перемещения объектива фотоаппарата.

Устройство для автоматической фокусировки объектива содержит два входных канала, в которых установле35 ны зеркала 1, 2 отражающие поверхности а, б, образованные призмой 3, фокусирующие линзы 4,5, в фокальных плоскостях которых установлены оптически управляемые элементы 6, 7, канал считывающего излучения, вклю .ающий источник считывающего излучения 8 с поляризатором 9 и анализатором 10 с установленным в фокальной плоскости линзы 11 Фотоприемником 12, оптичес- 45 ки сопряженные, соответственно, с оптически управляемыми элементами 6,7 и дополнительным зеркалом 13, а также механизм привода 14, кинематически связанный с зеркалом 13 и съемочным" объективом 15, в плоскости Фокусиров50 ки которого расположен светочувствительный материал 16, Оптически управляемые элементы, используемые в устройстве, содержат стеклянные подложки 17, с нанесенными на них прозрачными токопроводящими пленками !8, слой фотополупроводника 19, зеркально отражаюций слой

20, слой электрооптического материа-, ла 21 и ориентирующие покрытия 22.

8 качестве слоя Фотополупроводника 19 используются фоточувствительные соединения группы А" В обладающие высокой фоточувствительностью в видимой области спектра, например

CdS, CdSe и др. В качестве электрооптического слоя 21 можно использовать жидкий кристалл-метоксибензилиден-п 1-н-бутиланилин и различные его соединения, обладающие неметической структурой при комнатной температуре и положительной диэлектрической анизотропией (1> Е> О), а также другие среды.

В качестве прозрачной токопроводящей пленки 18 используется соединение ($пО,, + In<0>), наносимое методом вакуумного испарения. Дпя улучшения характеристик оптически управляемых элементов 6,7 .на слой (SnO + Тт> Оз) методом косого напыления наносится ориентирующее покрытие SiO — 22. Затем методом вакуумного напыления наносится слой фотополупроводни ка 19, на который наносится диэлектрический зеркально-отражающий слой 20.

Для получения качественно ориентиро" ванных слоев жидкого кристалла наносится также мономолекулярный слой поверхностно-активного вещества {поливиниловый спирт). После выполнения указанных операций оптически управляемый элемент заполняется электрооптическим слоем 21 - жидким кристаллом.

В качестве источника считывающего излучения 8 Формирующего поток считываюцего излучения Ф используется ис" точник,. спектральная область излучения которого лежит за пределами чувствительности слоя Фотополупроводника l9, чем обеспечивается спектральная развязка записывающего и считывающего излучений.

В качестве источника света 8 может использоваться полупроводниковый оптический квантовый генератор, а также источник, создающий параллельный пучок света, направляемый на оптически управляемый элемент 6, Величина и режим управляюц|его напряжения ТТ„> подводимого к токопроводящим пленкам 18 определяется в каждом конкретном случае (варианте) и зависит от параметров слоя фотополупроводника 19 и используемого нематического жидкого кристалла, в ка1151112 честве электрооптического материала

21. В варианте конкретного выполнения привода объектива кинематическая схема содержит приводную пружину 23 зубчатую передачу 24, электромагнит.

25, поводок 26, палец 27, рычаг 28, ось 29.

Устройство для автоматической

Фокусировки объектива работает следующим образом, Световые потоки Р, и Р поступают от объектива съемки (на фиг.1 не показано) соответственно на оптические элементы линзы 4 и 5, которые 15

Формируют на оптически управляемых элементах (преобразователя) 6 и 7 изображения объекта, на который наве дена система автоматической фокусировки съемочного аппарата. При этом 20 будут происходить локальные изменения оптических свойств оптически управляемых элементов 6 и 7 степень которых пропорциональна величинам поступающих в те или иные точки оптически управляемых элементов световых потоков Р и Р . Одновременно на опти- чески управляемый элемент 6, со стороны противоположной подающему потоку 9<, направляегся поток считыва- 30 ющего излучения Ру,, и под действием изменяющихся оптических свойств элемента 6 происходит его модуляция по апертуре. Изменение интенсивности считывающего излучения И адекватно распределение освещенности, образуемой световым потоком Ч, от объекта на оптически управляемом элементе 6.

Отраженный от зеркального слоя 20 промодулированный световой поток Д у 40 при помощи зеркала 13, установленного с возможностью углового поворота, направляется на оптически управ ляемый элемент 7.

При развороте зеркала 13 происхо- 4g дит сканирование считывающим излучением (Ф )) оптически управляемого элемента 7, а результируюц|ий световой поток У при помощи линзы 1 1 напра в ляется на фотоприемник излучения 12.

Зеркало 13 при помощи механизма 14 связано со съемочным объективом 15.

Причем каждому угловому положению зеркала 13 соответствует определенное положение объектива 15, Таким образом корреляционный максимум или .минимум (при инверсном преобразовании изображения одним из оптически управляемых элементов) будет регистрироваться приемником излучения 12, сигнал с выхода которого подается на механизм привода 14. В результате срабатывания стопорящего элемента, в качестве которого используется с обычно электромагнит (на Фиг.l не показан}, происходит остановка объектива 15 в соответствующем положении, при котором на фоточувствительг зм ма-. териале 16 формируется резкое изображение объекта съемки.

В первом варианте выполнения устройства (фиг.3), когда дополнительное зеркало 13 установлено с возможностью поворота, угол разворота зеркала

13 пропорционален величине смещения на оптически управляемом элементе б (условие получения корреляционного максимума или минимума) т..е.

h)

hg р, — где г — угол поворота зеркала 13. Сумма сменения изображений на оптически управляемых элементах

6 и 7 (2h или 2h<) обратно пропорциональна расстоянию (Н) до объекта съемки "С" и прямо пропорциональна базе системы (Ь) и фокусному расстоянию линз 4,5 (Е)

Во втором варианте выполнения устройства (фиг.4) дополнительное зеркало 13 установлено с возможностью возвратно-поступатеяьного перемещения синхронно с перемещением съемочного объектива 15, причем корреляционный максимум (минимум) на фотоприемнике

12 наблюдается линь при некотором одном фиксированном положении зеркала 13.

Так, при наведении системы на объект С максимум (минймум) наблюдается при перемещении зеркала 13 на расстояние относительно некоторого исходного положения. При этомЬ s<

hg 4

Таким образом смещение изображений на оптически управляемых элементах 6,7 и соответствующее перемещение зеркала 13 является определяющим для вьделения корреляционного сигнала.

Фокусировка объектива 15 в вариан-. те конкретного выполнения механизма привода объектива осуществляется следуюцим образом. Под действием приводной пружины 23 осуществляется разворот вокруг оси объектива 15, и

1151112! ! н 1

4=оп Ф

Фиг. 2 его перемещение относительно плоскости размещения Фотопленки 16. Одновременно через поводок 26, палец 27 и рычаг 28 осуществляется перемещение оси 29 с укрепленным на ней зеркалом

13. Причем каждому промежуточному положению зеркала 13 относительно оптически управляемых элементов - преобразователей 6 и 7 соответствует on- lg ределенное положение объектива 15 относительно фотопленки 16.

В этот момент времени, когда фотоприемник 12 будет регистрировать некоторый корреляционный сигнал, схе- 15 ма управления 14 вырабатывает управляюц ий сигнал, поступающий на обмотку электромагнита 25, осуществляющего стопорение зубчатой передачи

2 и остановку объектива 15 в положении, обеспечиваюцем получение максимальной резкости объектива съемки в плоскости Фотопленки 16.

Использование данного устройства позволит осуществить фокусировку объектива с более высокой точностью за счет постоянства оптических плотностей электрооптического, материала преобразователей в процессе считывания, которое также позволяет со значительно большей скоростью осуществлять поток корреляционного максимума (минимума), что в конечном ито« ге ускоряет процесс фокусировки, 1151112

1151112

Корректор A. Обручар

Редактор Е. Гиринская Техред М,Дщцык

Заказ 793 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 . Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина, 101